什么情况?美国的星链卫星突然大批量坠落地球,在大气层中烧毁。当前在中国空间站上有3名航天员正在执行飞行任务,我们的空间站会不会也有什么危险?
事情是这样的,报道称马斯克的SPaceX公司发射的星链卫星接连坠落地球。在2019年,SPaceX公司就开始发射星链卫星了,随后在2020年就已经开始陆陆续续有星链卫星坠落地球大气层。毕竟星链卫星的飞行轨道不是很高,在空气阻力的作用下,这些地轨道的卫星受到的空气阻力相对大一些,飞行速度衰减得比较快,导致飞行高度不断下降,最后就会坠落大气层。
这也是为什么在近地轨道有很多航天器在结束使命以后,这些航天器残骸都会坠落地球大气层的原因。因为在近地轨道并不是绝对的真空,还是有稀薄的空气,所以空气阻力是存在的,近地轨道不存在理想状态下的真空状态。
虽然近地轨道的卫星最后基本上都会坠落地球大气层烧毁,但是星链卫星坠落地球的时间太早了,这是意料之外的事情。虽然星链卫星轨道不是很高,在比较低的轨道运行,为全球的用户提供通信服务,但理论上来说,这些地轨道的卫星平均寿命大约为5年时间。也就是说,理论上来说,在2019年发射的星链卫星应该是在2024年左右才会结束使命然后坠落地球。而实际的情况却是在发射第二年就开始坠落地球了。
星链卫星早在2020年就已经开始出现坠落的情况,这些年来星链卫星坠落的数量越来越多了。在2020年只有2颗星链卫星坠落地球,而在2021年坠落地球的星链卫星数量达到78颗,在2022年坠落地球的星链卫星数量达到99颗,在2023年坠落地球的星链卫星数量也达到88颗。在2024年坠落地球的星链卫星数量更多,达到316颗。
在过去这几年时间内,坠落地球的星链卫星数量达到了583颗。现在在近地轨道有几千颗星链卫星在轨飞行,平均下来大约15颗星链卫星就会有一颗坠落地球。
从数据可以看得出,星链卫星在发射的第二年就开始出现坠落地球的情况,而后来坠落地球的星链卫星数量越来越多了。当然,坠落地球星链卫星的数量越来越多的原因之一是SPaceX公司发射的星链卫星数量越来越多,卫星总数量越多的情况下,坠落地球的卫星数量越多也是情理之中的事情。
不过,除了星链卫星的数量比较多这一个原因外,还有一个客观因素,那就是太阳活动的影响。NASA戈达德航天中心研究团队发现,星链卫星大规模坠落地球和太阳活动有很密切的关系。
研究人员表示,他们发现当太阳活动变得越来越频繁的时候,星链卫星坠落地球大气层的数量就会越来越多。在2019年,美国开始发射星链卫星,那时候太阳活动刚刚好处于低谷期,所以那时候的太阳活动不算很活跃,星链卫星坠落的数量不算很多。现在太阳活动越来越频繁了,2024年正处于这一轮太阳活动的高峰期,2024年坠落地球的星链卫星数量达到316颗,比前几年加起来都还要更多。
在太阳表面经常会出现太阳黑子,同时也会爆发出强烈的太阳耀斑,在这个过程中会释放出巨大的能量、高能带电粒子。当这些来自太阳的高能带电粒子以极快的速度来到地球附近时,地球就会遭到这些高能带电粒子的轰击,可能会出现地磁暴等现象。
这时候我们的地球就会出现极为绚丽的极光现象,正常情况下只有极地地区这些高纬度地区才会出现极光现象,但是在地磁暴爆发时,纬度相对较低的地区也可能会看到极光现象,之前地磁暴爆发时,北京等地都可以看到极光。
太阳活动爆发除了会给地球带来极为绚丽的极光现象外,还会产生另一种效应,那就是在高空大气层的空气会被加热。当高空的空气被加热以后就会向外膨胀,原本近地轨道就存在比较稀薄的空气,当高空的空气被加热以后,近地轨道的空气密度会变得比正常情况更大一些。
意味着在近地轨道运行的航天器遇到的空气阻力会比平常更大,飞行速度衰减更加明显,飞行高度会大幅度降低,最后可能会脱离轨道坠落地球大气层烧毁。
在过去这几年时间内,太阳活动越来越活跃,星链卫星坠落的数量也越来越多,在很大程度上都和太阳活动有密切的关联。不过大家也不需要担心,太阳活动是周期性的,太阳活动的周期约为11年,在一个周期内会从低谷期开始活跃到高峰期,随后又会慢慢回落到低谷期,下一个周期到来的时候再次变强。
在2024年太阳活动达到了当前周期的高峰期,接下来就会慢慢变得没那么活跃了,到时候这些近地轨道的航天器受到的影响可能会稍微小一些。
中国空间站怎么办?
太阳活动爆发时,近地轨道空气阻力可能会更大,对于在近地轨道运行的航天器来说是一个潜在的威胁。除了星链卫星、探测器、望远镜之类的无人航天器外,在近地轨道还有中国空间站、国际空间站这两个载人的航天器。这两个航天器也是没法避免这样的事情,那我们的空间站怎么办?我们的航天员会不会有危险?
和一般的航天器相比,中国空间站、国际空间站受到的影响可能会相对大一些。因为不管是中国空间站还是国际空间站,它们的体积都比较大,由多个舱段组成,还有多艘飞船对接在空间站上,再加上空间站、飞船都有巨大的太阳能电池板,整个空间站组合体的“迎风面”很大,受到的空气阻力会更大一些。
所以,当太阳活动活跃期,地球爆发地磁暴,空间站组合体的飞行高度也会大幅度下降,可能比一般的航天器还明显。不过大家也不需要担心,我们有办法应对,我们的空间站、航天员不会有危险。
就算平常时太阳没有爆发明显的太阳活动,空间站组合体的飞行高度每天也会不断下降,毕竟受到的空气阻力不小,这是没法避免的事情。。空间站组合体能够运行十几年、二十几年都不会坠落地球大气层,其中一个原因就是每隔一段时间就会启动发动机进行加速来提升飞行轨道高度,在这个过程中需要消耗大量推进剂。
每隔一段时间,我们就会发射一艘货运飞船进行补给,将包括推进剂在内的物资送上空间站,所以空间站可以持续加速变轨提升飞行轨道,从而确保可以在轨运行十几年、二十几年时间。那些卫星就没有这么好的情况了,因为它们携带的推进剂有限,又没法像空间站那样频繁给它们补给推进剂,所以那些卫星运行几年可能就会坠落地球了。
在2024年11月,天舟八号货运飞船成功发射升空,给中国空间站送上了几吨物资进行补给,其中就包括推进剂,按照计划,在今年我们还将发射天舟九号货运飞船进行下次的补给,到时候又会给空间站补给推进剂。在货运飞船源源不断的补给推进剂的情况下,我们的空间站能够保持正常的轨道运行,大家不需要担心。
除了补给推进剂让空间站保持一定的轨道高度外,我们在地面还有新的神舟载人飞船处于待命状态,具备快速发射的条件。如果我们的空间站、神舟载人飞船遇到紧急情况,在轨的航天员需要快速返回地球的话,处于待命状态的那艘神舟载人飞船就会以最快的速度发射上去把航天员接回来。